روش شناسي تحليل اجزاي محدود چندراهه خروجي شامل ميدان تنش يك موتور بنزيني پرخوران

Turbocharged gasoline engine exhaust manifold finite element analysis methodology

از جمله مودهاي اصلي خرابي چندراهه هاي خروجي، تغيير شكل كلي و جزيي چندراهه خروجي مي باشد. چندراهه خروجي تحت بارهاي شديد مكانيكي و حرارتي قرار دارد، لذا بررسي اثر اين بارگذاري روي تغيير شكل آن از طريق تحليل اجزاي محدود، ضروري است. تمايل به دستيابي گشتاور و توان بيشتر با حجم موتور كمتر، سبب شده است تا محدوده دماي كاري چندراهه خروجي افزايش يابد. لذا با توجه به اهميت آب بندي سطح ما بين چندراهه خروجي و بستار، اين مورد كه تختي سطح چندراهه در محل اتصال به بستار در محدوده مناسب (حدود 5 ميكرون) باشد، بسيار مهم است و بعد از كاركرد دراز مدت نيز نبايد دچار تغيير شود. تغيير شكل چندراهه خروجي سبب از بين رفتن درجه تختي مناسب خواهد شد و اثر آن با نشت گازهاي خروجي و ايجاد صدا پيدا مي شود و عملكرد موتور را تحت تاثير قرار ميدهد. در اين تحقيق، آزمون دمايابي با استفاده از كاشت حسگرهاي سطحي روي چندراهه خروجي انجام گرديد. آزمون دمايابي جهت تعيين محدوده و بيشينه دماي كاري چندراهه انجام مي شود. سپس با استفاده از تحليل اجزاي محدود و تعريف محدوده ها و شرايط مرزي حرارتي و مكانيكي مساله در نرم افزار، ميادين تنش تعيين مي شوند.

Deformation and deflection are the most important failure modes of an exhaust manifold. Exhaust manifold is under sever thermal and mechanical loads; so investigation of thermal and mechanical loads effect on deformation and deflection is necessary. For gaining higher torque and power with lower engine volume, the work temperature range of exhaust manifold is increasing; hence the sealing between exhaust manifold and cylinder head surface is so important, flatness always should be in special rang and should not change after long term runtime. Deformation and deflection of exhaust manifold are caused flatness changes and effect on engine performance and it can be seen by the influence of gas leakage on cylinder head wall and sound. In this research temperature-detection test with installing of surface thermocouples was done. For determination of maximum temperature range, Temperature-detection test was performed. Then with Finite element analysis and definition of problem boundary conditions, stress fields are determined.